Solární články, známé také jako fotovoltaické články, přímo přeměňují sluneční světlo na elektrickou energii. Měření účinnosti solárních článků obvykle zahrnuje posouzení výkonu dopadajícího slunečního záření pomocí radiometru a stanovení elektrického výstupu v bodě maximálního výkonu. Tento proces však čelí výzvám kvůli závislosti výkonu článků na slunečním spektru, které se mění v závislosti na sezónních změnách, zeměpisné poloze a povětrnostních podmínkách. Tyto faktory v kombinaci s kalibračními chybami v radiometrech mohou vést k nekonzistentním a nepřesným měřením.
Aby se tyto problémy zmírnily, většina výrobců používá solární simulátory k testování účinnosti solárních článků v kontrolovaném prostředí. Tyto simulátory jsou kalibrovány pomocí standardních článků, které odpovídají spektrálnímu rozložení slunečního záření za standardních podmínek.
Časté chyby při testování amorfních křemíkových tenkovrstvých solárních článků
Některé laboratoře a zkušební agentury používají krystalické křemíkové články jako referenční standardy pro hodnocení tenkovrstvých amorfních křemíkových článků. Tato praxe často vede k významným chybám měření, což vede k pochybnostem o výkonu amorfních křemíkových článků.
Mezinárodní normy pro testování solárních článků
Pro zajištění konzistentního a spolehlivého srovnání definují mezinárodní testovací normy specifické podmínky pro hodnocení solárních článků:
Spektrum: AM1.5
Ozáření: 1000 W/m²
Teplota: 25 °C
AM1.5 označuje sluneční spektrum, kdy sluneční světlo prochází atmosférou pod úhlem odpovídajícím zenitovému úhlu 48,2°.
Pro přesné měření musí být splněny dvě klíčové podmínky:
Spektrální odezva referenční a testovací cely se musí shodovat v daném rozsahu, čehož se obvykle dosahuje použitím referenčních a testovacích cel vyrobených ze stejného polovodičového materiálu a podobných výrobních procesů.
Zdroj světla v simulátoru musí co nejvíce odpovídat spektrálnímu složení standardu AM1.5.
Zvláštní aspekty pro amorfní křemíkové články
Amorfní křemíkové články se od krystalických křemíkových článků výrazně liší, co se týče materiálu a spektrální odezvy. Zde jsou klíčové aspekty pro přesné testování:
Kalibrace ozáření:
Použijte referenční celu z amorfního křemíku speciálně navrženou pro kalibraci ozáření. Použití krystalických křemíkových cel pro tento účel může vést k bezvýznamným výsledkům kvůli spektrální neshodě. I kdyby byl k dispozici ideální zdroj světla, zajištění přesných výsledků v typickém laboratorním nebo výrobním prostředí zůstává náročné.
Výběr světelného zdroje:
Solární simulátor by měl používat světelný zdroj se spektrálním rozsahem mezi 300 nm a 800 nm, který se co nejvíce shoduje se spektrem AM1.5. Běžné simulátory xenonových výbojek mají často spektrum bohaté na infračervené záření (800 nm až 1100 nm), které se odchyluje od standardu, což způsobuje značné neshody.
Spektrální odezva:
Spektrální odezva solárního článku se vztahuje k počtu nosičů náboje generovaných na foton při dané vlnové délce. Amorfní křemíkové články mají rozsah spektrální odezvy 400 nm až 800 nm, ve srovnání s 400 nm až 1100 nm u krystalických křemíkových článků. Při testování amorfních křemíkových článků pomocí simulátorů kalibrovaných s krystalickými křemíkovými standardy přispívá spektrum bohaté na infračervené záření (800 nm až 1100 nm) k proudu krystalických článků, ale nikoli k amorfním článkům. To má za následek výrazné podhodnocení proudu a celkového výkonu amorfního křemíkového článku.
Spektrální odezva amorfních křemíkových článků je navíc ovlivněna faktory, jako je předpětí a napětí, takže je zásadní zohlednit tyto proměnné za nestandardních podmínek.
Přesné testování tenkovrstvých solárních článků z amorfního křemíku vyžaduje pečlivou pozornost věnovanou kalibraci ozáření, výběru světelného zdroje a zarovnání spektrální odezvy. Dodržování těchto pokynů zajišťuje spolehlivé výsledky a zabraňuje chybám spojeným s nesprávnými kalibračními metodami.
